Warum ist der pH-Wert überhaupt wichtig?

Die pH-Skala reicht von 0 bis 14 ein Wert von 0 steht dabei für stark sauer, 7 für neutral und 14 für stark alkalisch, auch basisch genannt. Leitungswasser hat in der Regel einen neutralen pH-Wert von etwa 7. Der pH-Wert des Substrats oder der Nährlösung in einer Hydrokultur beeinflusst maßgeblich die Verfügbarkeit verschiedener Nährstoffe, die für Pflanzen lebenswichtig sind. So ist beispielsweise Eisen bei einem pH-Wert von 6,0-6,5, also in einem leicht sauren Bereich, optimal verfügbar.

Doch nicht nur die Nährstoffe verändern ihre Löslichkeit je nach pH-Wert; auch Pflanzen haben unterschiedliche Ansprüche. Moorpflanzen wie der Sonnentau oder die Moosbeere bevorzugen saure Böden, mit denen andere Pflanzen kaum zurechtkommen. Einige Pflanzenarten, wie das Torfmoos, können den pH-Wert des Bodens sogar aktiv senken. Passiv geschieht dies auch, wenn Nadelbäume ihre Nadeln fallen lassen, deren Zersetzung Säuren freisetzt, die den pH-Wert des Bodens senken. Während die Nadelbäume damit gut zurechtkommen, kann es für andere Pflanzen im Garten problematisch sein. Daher ist es interessant zu wissen, wie sich der pH-Wert in verschiedenen Bereichen des Gartens unterscheidet.

Einen pH-Test selber machen mit „Hausmitteln“

Um den pH-Wert zu bestimmen, benötigen wir zunächst einen sogenannten Indikator. Ein Indikatorfarbstoff ändert je nach Milieu seine Farbe. Ein Universalindikator deckt dabei einen weiten Bereich der pH-Skala ab und ermöglicht die Bestimmung des ungefähren pH-Wertes. Für unsere Zwecke reicht es jedoch meist aus, zu wissen, ob der pH-Wert eher über oder unter dem neutralen Bereich liegt. Extreme Werte sind selten, da die meisten Pflanzen bei extremen pH-Werten ohnehin nicht überleben würden.

Grundsätzlich kann man jeden Farbstoff selber einmal testen, ob er sich als Indikator eignet, indem man ihn einem sauren, neutralen und basischen Stoff aussetzt. Hier haben wir Zitronensaft aus der Flasche, die einen pH von ungefähr 2,4 hat, normales stilles Wasser für den neutralen pH-Wert 7 und Haushalts Backpulver für den basischen pH 9 benutzt. Typischerweise nimmt man für einen selbst hergestellten Test Rotkohlblätter, denen man durch Kochen den Farbstoff entzieht. Wie man hier sieht, funktioniert allerdings auch direkt der Saft aus einem fertigen Rotkohlglas. Diese Eigenschaft erklärt übrigens auch den Namensunterschied je nach Herstellungsweise Rotkraut/Blaukraut, denn in Bayern verändert das zugesetzte Natron den pH-Wert ins Basische.

Hat man rote Geranien im Garten, kann man für einen guten Indikator zum Beispiel auch die Blütenblätter dieser Pflanze direkt benutzen. Um einen Indikatorstreifen herzustellen ist die einfachste Methode die Blütenblätter zu nehmen und sie reibend auf einen Streifen säurefreiem weißen Papier zu tupfen und diese sind nach dem Antrocknen sofort benutzbar. Möchte man allerdings gleichmäßigere Teststreifen haben, erhält man ein besseres Ergebnis, wenn man die Blütenblätter in ein wenig Wasser zerdrückt und ein paar Tropfen der Flüssigkeit auf den Streifen verteilt und trocknen lässt. Diese Flüssigkeit lässt sich auch direkt verwenden ohne den Umweg über das Papier. Dieser pH-Test ist natürlich auch hervorragend geeignet als kleines Experiment für Kinder zum selber machen.

Bei einem gekauften Indikatorstreifen handelt es sich meistens um einen Universalindikator, bei dem auch mehrere verschiedene Farbstoffe zum Einsatz kommen können. Den Farbumschlag mit unserer Testflüssigkeit bei einem gekauften Indikator kann man hier sehen.

Einen natürlichen Indikator hat sich zum Beispiel auch das gefleckte Lungenkraut (Pulmonaria officinalis) zu Nutze gemacht, indem es über einen Farbumschlag der Blüten den Bestäubern zeigt das es keinen Nektar mehr zu holen gibt. Beginnt eine einzelne Blüte zu blühen, ist sie zunächst rot-pink und wird häufig von verschiedenen Insekten besucht, nach ein paar Tagen färbt sie sich zu blau und wird jetzt deutlich weniger besucht. Der Farbumschlag geschieht durch einen pH-Wert Wechsel innerhalb der Blütenzellen und bringt sowohl der Pflanze als auch den Bestäubern etwas. Die Bestäuber sparen Energie und die Bestäubungsleistung konzentriert sich auf die übrigen pinken Blüten und erhöht sich dadurch.

Ein Beispiel für eine Pflanze, die den pH-Wert des Bodens anzeigen kann, ist die Hortensie (Hydrangea macrophylla). Allerdings nicht direkt, sondern nur sekundär. Denn die Farbe der Hortensienblüten verändert sich je nach Verfügbarkeit von Aluminiumatomen in den Blütenblättern. Je höher die Konzentration an Aluminium, desto blauer sind die Blüten, ist die Konzentration niedrig sind die Blüten rosa. Jetzt kommt es auf den pH-Wert des Bodens an, denn die Hortensie kann nur Aluminium aus dem Boden aufnehmen, wenn der pH-Wert unter 5,5 ist, also ziemlich sauer.

Den pH-Wert des Bodens überprüfen

Möchte man jetzt, den pH-Wert seines Bodens testen, muss man zunächst ein wenig Erde sammeln. Für ein genaues Ergebnis sollte man nicht nur die oberste Schicht benutzen, sondern etwas graben. Damit kann man auch die Erde prüfen, in der die Pflanzen wirklich wachsen. Diese Erde muss man mit Wasser aufgießen, am besten eignet sich dafür destilliertes Wasser, aber auch mit normalem stillem Wasser sollte es funktionieren. Jetzt muss die Erde gut mit dem Wasser vermischt werden und sich ein paar Minuten setzen. Hat sich die Erde abgesetzt, kann man entweder einige Tropfen des Wassers verwenden und sie auf die Teststreifen träufeln, oder man tropft den Farbstoff direkt in das Wasser. Bei der Bewertung ist wichtig daran zu denken, dass es nicht um die Intensität der Farbe geht, sondern nur um den Farbton. Hier kann man sehen, dass wie erwartet die Torferde aus einem Moorbeet den niedrigsten pH-Wert, also im sauren Bereich haben, und auch die Erde unter Nadelbäumen eher im sauren Bereich liegt. Die Blumenerde ist der Kontrolle am ähnlichsten, also eher im neutralen Bereich.

Was man tun kann, um den pH-Wert des Bodens zu beeinflussen und für welche Pflanzen das nötig sein kann, wird in späteren Blogbeiträgen behandelt, also bleibt dabei und verpasst keinen unserer Beiträge.

Was genau ist eigentlich der pH-Wert?

Jetzt wird es etwas chemischer für alle, die das Thema weiter interessiert. Der pH-Wert bezieht sich ausschließlich auf wässrige Lösungen, also auf Stoffe, die in Wasser gelöst sind, oder natürlich auch auf reines Wasser. Mol ist eine Einheit, die wichtig ist um das Prinzip des pH Wertes zu verstehen. Ein Mol beschreibt eine definierte Anzahl an Molekülen, ein Liter reines Wasser enthält zum Beispiel 55,51 Mol an Wassermolekülen. Wassermoleküle bestehen aus H₂O, es bilden sich aber auch immer positiv geladene H₃O+ und negative OH- Moleküle, die Wasserstoffatome werden zwischen den Wassermolekülen ausgetauscht. In reinem Wasser entstehen gleich viele Moleküle H₃O+ und OH- und es wird daher als neutral angesehen. Die Konzentration an freien Wasserstoffatomen H+ ist dann 1 mal 10 hoch -7 mol/L und danach ist der neutrale pH definiert als 7. Säuren geben, wenn sie gelöst werden, Wasserstoffatome an das Wasser ab und dadurch verschiebt sich das Verhältnis in Richtung H₃O+ wodurch die Konzentration erhöht wird und die Zahlen immer weiter sinken. Denn 1 mal 10 hoch -7 ist eine andere Schreibweise für 0,0000001 und je höher die hochgestellte Zahl ist, desto höher ist die Zahl der gelösten Wasserstoffatome und je saurer ist die Lösung. 1 mal 10 hoch -2 mol/L hat dann den pH-Wert 2.

Eine Lauge macht genau das Gegenteil, wenn sie gelöst wird, und senkt den Anteil an freien Wasserstoffatomen, 1 mal 10 hoch -14 entspricht dann dem höchsten pH-Wert 14.

Diese verschiedenen Konzentrationen an Wasserstoffatomen sind es auch die die unterschiedlichen Farben der Farbstoffe bedingen. Ebenfalls wie die Wassermoleküle ein Wasserstoffatom aufnehmen oder abgeben können, können dies auch die Farbstoffe nur das es hier dann zu einer veränderten Wellenlängenabsorbtion führt, die für unser Auge zu unterschiedlichen erkennbaren Farben führt. Ein weiteres Beispiel dafür ist der Farbstoff Anthocyanidin der in Klatschmohn, Rosen, Erdbeeren oder auch Kirschen vorkommt, der in sauren Bereich rot erscheint und im basischen blau.

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